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1 Inhalt 3 C-Ausdrücke Arithmetische Ausdrücke Wertzuweisungen Inkrementieren und Dekrementieren Logische Ausdrücke (Bedingungen) Bedingte Ausdrücke Bitoperationen Kommaoperator C-Operatoren (Übersicht) Propädeutikum (2006) 3-1/12

2 3 C-Ausdrücke Entsprechend der üblichen Syntax, gegebenenfalls unter Verwendung der Klammer ( und ), lassen sich Variable und Konstanten mittels Operatoren zu Ausdrücke verknüpfen. Je nach dem Hauptverknüpfungsoperator unterscheidet man: Arithmetische Ausdrücke Wertzuweisungen Inkrementieren und Dekrementieren Logische Ausdrücke (Bedingungen) Bedingte Ausdrücke Bitausdrücke Kommaausdrücke Propädeutikum (2006) 3-2/12

3 3.1 Arithmetische Ausdrücke Operatoren: + - (unär) * / % + - (binär) Syntax: wie üblich, mit Klammern. Semantik: Die auszuführende Operation ist vom jeweiligen Operator und den Operandentypen abhängig. Es gibt feste Regel zur Typenkonvertierung eines oder beider Operanden. Sind beide Operanden vom selben Typ oder werden sie in diesen umgewandelt, so besitzt das Resultat ebenfalls diesen Typ. Damit ist für die ganzzahlige Division kein gesondertes Operationszeichen notwendig. 7 / 3 => / 3.0 => / 3 => / 2 * a => 0 Konvertierung zwischen den Grundtypen: Bei der Berechnung arithmetischer Ausdrücke werden u. U. Typkonvertierungen ausgeführt. Diese sind in der folgenden Grafik dargestellt. Die Konvertierung erfolgt immer in Richtung des Pfeils. Durchgezogene Pfeile deuten an, dass diese Typumwandlung grundsätzlich vorgenommen wird. Die durch gestrichelte Pfeile dargestellten Typumwandlungen werden bei unterschiedlichen Operandentypen in arithmetischen Ausdrücken ausgeführt. char short int unsigned int unsigned char unsigned short long unsigned long float double Propädeutikum (2006) 3-3/12

4 Explizite Typumwandlung bei Ausdrücken: ( Typ ) Ausdruck Explizite Typumwandlung bei Konstanten: Konstante { u U f F l L} u U: f F: l L: unsigned float long int bzw. long double, je nach Darstellung ( float) 1 / 2 1 / 2f 1. / 2 => ( float)( 1 / 2) => Propädeutikum (2006) 3-4/12

5 3.2 Wertzuweisungen Operatoren: = *= /= %= += -= <<= >>= &= ^= = (binär) Zuweisungsoperatoren sind im Gegensatz zu den meistem anderen Programmiersprachen hier binäre Operatoren. Syntax: Variable = Ausdruck (einfache Wertzuweisung) Variable = Ausdruck mit o { *,/,%, +,, <<, >>,&,, } (zusammengesetzte Wertzuweisung) int x, y, z; Semantik (x = Aus): x = y = 5; => y = 5, x = 5 x += y + ( z = 1 ); => z = 1, y = 5, x = Der Variablen x wird der Wert des Ausdrucks Aus zugewiesen. 2. Der komplexe Ausdruck x = Aus erhält den Wert des rechten Ausdrucks Aus. Semantik (x = Aus): Konvertierung: x = Aus ist äquivalent mit x = x Aus, Unterschied: Anzahl der Speicherzugriffe Einer Wertzuweisung wird stets der Typ der links stehenden Variablen zugeordnet. D.h. bei der Zuweisung eines Ausdruck mit höherwertigen Typ in eine Variable mit niederwertigen Typ können Stellen verloren gehen. int x; x = * 2; => 6 Nebeneffekte (implementierungsabhängig) : int x = 1; x = x + ( x += 10); => => 12 => => 22 In Ausdrücken sollten die Variablen mit Wertzuweisung an keiner weiteren Stelle auftreten. besser: oder int x = y= 1; y += 10; x += y; => => 12 int x = 1; x += 10; x *= 2; => 11 * 2 => 22 Propädeutikum (2006) 3-5/12

6 3.3 Inkrementieren und Dekrementieren Operatoren: ++ Inkrementator (unär) -- Dekrementator (unär) Syntax: ++ int_variable (präfix) -- int_variable int_variable ++ int_variable -- (postfix) int x, y, z; x = y = z = 5; x = --y + 5; => y = 4, x = 9 x *= y z; => z = 6, x = 90, y = 5 Semantik: ++ x x ++ ist äquivalent mit x = x x x -- ist äquivalent mit x = x - 1 Unterschied: Anzahl der Speicherzugriffe Postfix-Schreibweise (x ++ x --) Keine unmittelbare Wirkung auf den Wert des komplexen Ausdrucks, x hat während der Berechnung an dieser Stelle noch den alten Wert. int y, x = 1; y = 3 * x ++; => y = 3, x = 2 Präfix-Schreibweise (++ x -- x) Vor der Auswertung des komplexen Ausdrucks wird der Wert von x verändert. int y, x = 1; y = 3 * ++ x; => y = 6, x = 2 Nebeneffekte (implementierungsabhängig) : int y, x = 1; y = x ++ + x; => => 2 => => 3 In Ausdrücken sollten inkrementierte bzw. dekrementierte Variablen an keiner weiteren Stelle auftreten. Propädeutikum (2006) 3-6/12

7 3.4 Logische Ausdrücke (Bedingungen) Operatoren: < <= > >= ==!= Vergleiche (binär) && Und Oder (binär)! Negation (unär) Syntax: wie üblich. 0 => falsch 1 => wahr 123 => wahr int x = 2; 0 < x <= 1 => 1: wahr 0 < x && x <= 1 => 0: falsch x == 4 => 0: falsch x = 4 => 4: wahr Semantik: In C gibt es keinen speziellen logischen Wert (Wahrheitswerte), 0 wird als falsch und jeder andere Wert als wahr interpretiert. Der Wertebereich ist { 0, 1}. Optimierung: &&! Die logischen Operatoren && und werden grundsätzlich optimierend ausgewertet: &&: Ist der erste Operand falsch, so wird der zweite Operand nicht ausgewertet. : Ist der erste Operand wahr, so wird der zweite Operand nicht ausgewertet. y == 0 x / y > toleranz /* Division durch 0 wird vermieden. */ Anzahl < MAXZAHL && scanf( "%f", &Zahl)!= EOF /* Eingabe erfolgt, falls MAXZAHL nicht erreicht */ Die Funktion int scanf( const char *,... ) ermöglicht eine Eingabe über Tastatur. Sie ist in <stdio.h> deklariert. Als Parameter muss ein Formatbeschreiber, hier "%f" für die erwartete Eingabe einer float - Konstanten, und eine Adresse, hier &Zahl als Speicheradresse für die einzugebene Konstante, angegeben werden. EOF ist eine Konstante, ebenfalls in <stdio.h> definiert, welche als Dateiende fungiert. Über Tastatur kann EOF durch ^D (Ctrl + d bzw. Strg + d) unter Unix bzw. durch ^Z (Ctrl + z bzw. Strg + z) unter Windows erzeugt werden. Propädeutikum (2006) 3-7/12

8 3.5 Bedingte Ausdrücke Operatoren:? : Syntax: Bedingung? Ausdruck : Ausdruck float x, y; y = x >= 0? sqrt( x) : -1; if( y < 0) printf( "Nicht loesbar!\n"); else printf( "Die Wurzel von %f ist %f.\n", x, y); double sqrt( double) ist eine mathematische Funktion für die Quadratwurzel nicht negativer Argumente, die in <math.h> deklariert ist. "%f" dient als Format für die Ausgabe von Gleitkommawerten mit der Funktion int printf( const char *,... ). if (... )... else... ist eine Auswahlanweisung. Ist der Klammerausdruck wahr, so wird die Anweisung nach dem Klammerausdruck ausgewertet, sonst die nach dem Schlüsselwort else. Semantik: Wenn die Bedingung wahr ist, wird der erste Ausdruck ausgewertet, sonst wird, falls vorhanden, der zweite Ausdruck abgearbeitet. Verschachtelungen sind möglich. Mit diesem Programmausschnitt wird der Quadrant eines Punktes im kartesischen Koordinatensystem bestimmt. float x, y; int quadrant; quadrant = x >= 0? (y >=0? 1: 4): (y >= 0? 2: 3); printf( " Punkt ( %f, %f) liegt im Quadranten %d\n", x, y, quadrant); Propädeutikum (2006) 3-8/12

9 3.6 Bitoperationen Operatoren: << >> Verschieben (binär) & ^ Und Oder Exklusiv-Oder (binär) Negation (unär) Syntax: wie üblich, mit ganzzahligen Operanden. Semantik: & ^ Beispiele (unsigned char): Beim Verschieben wird mit binären Nullen aufgefüllt 1 << 3 : << 3 => => 8 1 >> 3 : >> 3 => => 0 Negation ~ 1 : ~ => => 254 ~ 254 : ~ => => 1 ~~ 1 : ~ 254 => 1 Und Oder 1 & 3 : & => => : => => 3 Exklusiv-Oder 1 ^ 3 : ^ => => 2 Propädeutikum (2006) 3-9/12

10 3.7 Kommaoperator Operator:, (binär) Syntax: In C gibt es zwei Anwendungen des Kommas: 1. als Trenner in Listen (Variablenlisten, Parameterlisten). int a, b; f( a, b); 2. als Operator: Ausdruck, Ausdruck Semantik: Die Ausdrücke werden von links nach rechts abgearbeitet. Der Wert und der Typ des komplexen Ausdrucks entsprechen dem Wert und Typ des rechten Ausdrucks. komma.c /* * Programm ruft Funktion zum Stringinvertieren auf. */ # include <stdio.h> # include <string.h> /* * Stringinvertieren String */ void inv( char *s); int main() { char str[ 10] = "beispiel"; inv( str); printf( "%s\n", str); /* leipsieb */ } return 0; void inv( char *s) { int c, i, j; /* Komma als Trenner */ /* Komma als Operator */ for ( i = 0, j = strlen( s) - 1; i < j; i++, j--) { c = s[ i], s[ i] = s[ j], s[ j] = c; } } return; In diesem etwas komplexeren Beispiel wird eine Zeichenkette, welche in einem Feld abgespeichert ist, umgekehrt, wobei in einer for - Schleife das erste und das letzte Zeichen, das zweite und das vorletzte Zeichen usw. vertauscht werden. Propädeutikum (2006) 3-10/12

11 Beispiel Euklidischer Algorithmus zur Berechnung des größten gemeinsamen Teilers: Zunächst berechnet man den Rest der ganzzahligen Division. Anschließend werden der Dividend und der Divisor neu vereinbart. unsigned int a = 53667, b = 25527, c; c = a % b; /* Rest der ganzzahligen Division */ a = b; b = c; /* Vertauschen der Werte */ Die letzten beiden Anweisungen müssen so lange wiederholt werden, bis der Rest der ganzzahligen Division den Wert 0 liefert. Um Wiederholungen zu programmieren, benötigt man spezielle Anweisungen, welche im nächsten Kapitel behandelt werden sollen. Propädeutikum (2006) 3-11/12

12 3.8 C-Operatoren (Übersicht) (mit Rangfolge und Assoziativitätsrichtung, s. auch Anhang B): 15 ( ) [ ] ->. Ausdrucksgruppierung (Tiefe max. 32) Auswahl der Feldkomponenten Auswahl der Strukturkomponenten 14! ( Typ ) & * sizeof( Typ ) Negation (logisch, bitweise) Inkrementation, Dekrementation (Präfix oder Postfix) Vorzeichen Typumwandlung Adressbildung, Dereferenzierung Bestimmung des Speicherbedarfs 13 * / % Multiplikation, Division Rest bei ganzzahliger Division Summe, Differenz 11 << >> bitweise Verschiebung nach links, rechts 10 < <= > >= Vergleich auf kleiner, kleiner oder gleich Vergleich auf größer, größer oder gleich 9 ==!= Vergleich auf gleich, ungleich 8 & Und (bitweise) 7 ^ exklusives Oder (bitweise) 6 inklusives Oder (bitweise) 5 && Und (logisch) 4 inklusives Oder (logisch) 3? : bedingte Auswertung (paarweise) 2 = = Wertzuweisung zusammengesetzte Wertzuweisung (*=, /=, %=, +=, -=, <<=, >>=, &=, ^=, = ) 1, sequentielle Auswertung Propädeutikum (2006) 3-12/12

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